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氟暴露对人群和雄性大鼠生殖内分泌干扰作用研究

马晓英  
【摘要】: 长期以来,氟的有害研究重点集中在其对骨骼、牙齿等骨相组织的损伤。自1976年Waldbott指出非骨相组织的概念,人们对氟中毒的研究进入了一个新的阶段,有关氟对其它方面的研究不断报道。大量的研究表明氟对生殖系统存在多方面的影响,但是,研究多集中在对生殖系统结构和功能的影响,对作用机制研究不足。 1995年美国学者提出了环境内分泌干扰化学物的概念,此后,氟对生殖系统损伤作用的研究成为国内外一个热点。对此,国内外不同实验室分别从不同层次展开研究,但是氟致生殖内分泌损伤的研究都偏重于对某个性腺的影响,指标层次单一,且分散,对下丘脑—垂体—性腺轴系统全面的观察尚不多见;氟对人群生殖内分泌系统的早期影响的系统研究及相关生物标志物的报道不多。 故本课题分两部分进行研究。第一部分用环境流行病学调查的方法,旨在研究氟对成人下丘脑—垂体—性腺轴各生殖激素的作用。第二部分为动物实验。选用Wistar大鼠经饮水加氟染毒建立生殖内分泌损伤模型,系统研究氟对下丘脑—垂体—性腺轴的作用。通过分析精子计数、活动率、畸形率,测定血清性激素含量,从分子水平观察氟对与生殖有关的激素等生物大分子是否有影响,探讨氟是否具有生殖内分泌干扰作用及其作用机制,并期望为发现早期、灵敏的生物标志物提供一些线索,最终为氟暴露人群防治地方性氟中毒提供实验依据和基础资料。 1调查地区选择 根据河南省疾病预防与控制中心以往水质调查及水氟测定结果,选择河南省开封县孙营村为调查区,平均水氟浓度为3.9 mg/L;选择自然状况、经济条件、人口构成、农作物种类、生活习惯等条件均与高氟区相似的该县沈李楼村作为对照区,水氟浓度小于1.0mg/L,两地区均无工业氟污染。 2调查对象的选择 对两地居住5年以上20—45岁成人进行健康体检,选择无职业接触,无不良嗜好、无消耗性疾病、近期无钙磷代谢紊乱,无服用钙制剂的体检者150人,采集空腹静脉血,检测血清性激素。其中高氟区男性29人,女性38人,对照区男性37人,女性46人。 3氟负荷调查 3.1饮用水氟测定入户采样。2006年4月,在当地负责人的陪同下,到居民家中,用洁净50mL聚乙烯塑料瓶,润洗2—3次后,装满该户居民家中饮用水,带回当晚测定水氟含量。测定步骤严格按照标准方法测定(WS/T 106—1999)。 3.2尿氟含量测定该地20—45岁居民提前一天每人发放1个洁净聚乙烯塑料瓶子,留存晨尿,第二天体检时收集,满足条件者待测。尿氟测定步骤严格按照标准方法(WS/T89—1996)进行。 4人群性激素测定 对当地20—45岁居民进行健康体检时满足条件者采集静脉血5mL,当天离心分离血清,-20℃保存,2周内测定。促性腺激素释放激素、促黄体生成素、血清睾酮、雌二醇等采用试剂盒,用放免法测定。 5统计学处理 用SPSS13.0软件包对数据进行t检验和单因素方差分析,α=0.05。 结果 1氟负荷高氟区水氟浓度3.89±0.18 mg/L,对照区水氟浓度0.86±0.21 mg/L,差异有统计学意义(P<0.05)。高氟区人群尿氟水平4.14±1.12 mg/L,对照区1.61±0.68 mg/L,差异有统计学意义(P<0.05)。人群尿氟含量与水氟量两者存在正相关关系,r=0.698,P<0.05。 2两区人群血清性激素测定结果高氟区男性人群血清GnRH水平4.65±0.60 ng/L,对照区男性人群血清GnRH水平4.54±0.78 ng/L,差异没有统计学意义(P>0.05);高氟区女性人群血清GnRH水平4.83±0.81 ng/L,对照区女性人群血清GnRH水平4.75±0.73 ng/L,差异没有统计学意义(P>0.05)。高氟区男性人群血清LH水平18.36±2.26μg/L,对照区男性人群血清LH水平9.86±3.36μg/L,差异有统计学意义(P<0.05);高氟区女性人群血清LH水平10.47±2.26μg/L,对照区女性人群血清LH水平8.51±1.55μg/L,差异没有统计学意义(P>0.05)。高氟区男性人群血清T水平186.12±15.89μg/L,对照区男性人群血清T水平205.11±18.31μg/L,差异有统计学意义(P<0.05);高氟区女性人群血清T水平70.49±5.17μg/L,对照区女性人群血清T水平32.82±8.61μg/L,差异有统计学意义(P<0.05)。高氟区男性人群血清E_2水平99.13±15.43 ng/L,对照区男性人群血清E_2水平86.05±11.05 ng/L,差异没有统计学意义(P>0.05);高氟区女性人群血清E_2水平48.55±3.77 ng/L,对照区女性人群血清E_2水平51.15±8.56 ng/L,差异没有统计学意义(P>0.05)。 小结 高氟区男性人群血清LH水平升高,女性无明显变化;高氟区男性人群血清T降低,女性升高,提示氟能干扰人群体内生殖激素水平,从而表现生殖内分泌干扰作用;且高氟区男性人群血清LH水平明显升高,提示对于男性的影响大于女性的影响,应该引起足够重视。 第二部分动物实验 材料和方法 1剂量分组选用3—4周龄清洁级雄性Wistar大鼠36只,体重55g~70g,随机分为6组,每组6只,即对照组A、对照组B、低氟组A、低氟组B、高氟组A、高氟组B。对照组给予去离子水,低氟组A、B均为30 mg/L氟化钠溶液,高氟组A、B均为100 mg/L氟化钠溶液。 2染毒方法及检测指标按上述染毒剂量,对各组大鼠均用饮水加氟,自然饮用。染毒8周后,称重、麻醉,并处死一批动物,解剖取睾丸、附睾,称重并计算其脏器系数,然后进行精子质量分析;采用放射免疫的方法检测血清GnRH、FSH、ICSH、PRL、T、E_2水平:用氟离子选择电极法测定睾丸中氟的含量;染毒16周后,处死第二批动物,重复上述处理。 3统计学处理各组间精子畸形率和活动率的比较,选用χ~2检验和χ~2分割的方法,动物体重用协方差分析,其它数据采用单因素方差分析、LSD分析或非参数检验和近似t检验的方法,α=0.05。 结果 1大鼠体重、睾丸和附睾重量及其脏器系数分析结果动物体重从高到低依次为:低氟组、对照组、高氟组,差异有统计学意义(P<0.05);动物睾丸、附睾重量从高到低依次为:低氟组、对照组、高氟组,差异有统计学意义(P<0.05);动物睾丸脏器系数、附睾脏器系数从高到低依次为:对照组、低氟组、高氟组,其差异没有统计学意义(P>0.05)。低氟组A与低氟组B动物睾丸脏器系数和附睾脏器系数,差异没有统计学意义(P>0.05);高氟组A与高氟组B动物睾丸脏器系数和附睾脏器系数,差异均没有统计学意义(P>0.05)。 2大鼠精子质量分析结果 2.1精子计数结果:(1)精子密度从高到低依次为对照组1170万/毫升、低氟组880万/毫升、高氟组683万/毫升,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组精子密度比低氟组降低,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)高氟组A精子密度688万/毫升,高氟组B精子密度678万/毫升,差异没有统计学意义(P>0.05);低氟组A精子密度882万/毫升,低氟组B精子密度880万/毫升,差异没有统计学意义(P>0.05)。 2.2精子活动率结果:(1)精子活动率对照组83.0%、低氟组69.1%、高氟组61.9%,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组精子活动率比低氟组降低,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)高氟组A精子活动率62.4%,高氟组B精子活动率61.4%,动物精子活动率差异没有统计学意义(P>0.05);低氟组A精子活动率69.4%,低氟组B精子活动率68.9%,差异没有统计学意义(P>0.05)。 2.3精子畸形率结果:(1)精子畸形率对照组10.6%、低氟组12.0%、高氟组25.1%,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组精子畸形率比低氟组升高,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)高氟组A精子畸形率25.0%,高氟组B精子畸形率25.2%,差异没有统计学意义(P>0.05);低氟组A精子畸形率11.9.0%,高氟组B精子畸形率12.1%,差异没有统计学意义(P>0.05)。(3)低氟组精子畸形指数为1.42,高氟组为1.56。(4)对畸形精子进行分析,发现三组动物精子畸形类型有所不同。高氟组体部畸形比例明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。学意义(P<0.05)。 3大鼠血清生殖激素测定结果 3.1 GnRH测定结果:(1)大鼠血清GnRH对照组、低氟组、高氟组分别为:5.34±2.13ng/L、12.34±3.52 ng/L、18.26±2.28 ng/L,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组高于低氟组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)动物染氟16周与8周比,高氟组动物血清GnRH水平明显升高(P<0.05),低氟组动物血清GnRH水平也明显升高(P<0.05)。 3.2 FSH测定结果:(1)大鼠血清FSH对照组、低氟组、高氟组分别为:30.67±4.23μg/L、54.27±3.57μg/L、70.35±2.89μg/L,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组高于低氟组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)动物染氟16周与8周比,高氟组动物血清FSH水平变化没有统计学意义(P>0.05),低氟组动物血清FSH水平也变化没有统计学意义(P>0.05)。 3.3 ICSH测定结果:(1)大鼠血清ICSH对照组、低氟组、高氟组分别为:25.25±3.16μg/L、22.32±2.16μg/L、20.61±3.27μg/L,高氟组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05);高氟组低于低氟组,差异有统计学意义(P<0.05);低氟组与对照组比较,差异不显著(P>0.05)。(2)动物染氟16周与8周比,高氟组动物血清ICSH水平变化没有统计学意义(P>0.05),低氟组动物血清ICSH水平也变化没有统计学意义(P>0.05)。 3.4 PRL测定结果:(1)大鼠血清PRL对照组、低氟组、高氟组分别为:3.96±1.68 ng/L、5.78±1.73 ng/L、9.46±2.07 ng/L,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组高于低氟组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)动物染氟16周与8周比,高氟组动物血清PRL水平变化没有统计学意义(P>0.05);低氟组动物血清PRL水平也变化没有统计学意义(P>0.05)。 3.5 T测定结果:(1)大鼠血清T对照组、低氟组、高氟组分别为:142.45±7.62μg/L、113.88±5.79μg/L、81.92±8.21μg/L,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组低于低氟组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)动物染氟16周与8周比,高氟组动物血清T水平变化没有统计学意义(P>0.05);低氟组动物血清T水平也变化没有统计学意义(P>0.05)。 3.6 E_2测定结果:(1)大鼠血清E_2对照组、低氟组、高氟组分别为:41.80±7.72 ng/L、52.82±7.52ng/L、54.99±8.3ng/L,差异有统计学意义(P<0.05);高氟组高于低氟组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)动物染氟16周与8周比,高氟组动物血清E_2水平变化没有统计学意义(P>0.05);低氟组动物血清E_2水平也变化没有统计学意义(P>0.05)。 3.7染氟时间对ICSH/FSH、T/ICSH比值的影响:(1)染氟时间16周与8周比,高氟组ICSH/FSH比值升高,差异有统计学意义(P<0.05);低氟组ICSH/FSH比值升高,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)染氟时间16周与8周比,高氟组T/ICSH比值降低,差异有统计学意义(P<0.05);低氟组高氟组T/ICSH比值降低,差异有统计学意义(P<0.05)。 4睾丸氟测定结果:(1)与对照组相比,各染氟组动物睾丸氟含量升高(P<0.05);高氟组睾丸氟含量高于低氟组(P<0.05)。(2)低氟组A与低氟组B相比,睾丸氟含量没有明显差别(P>0.05);高氟组A与高氟组B相比,睾丸氟含量没有明显差别(P>0.05)。 5大鼠睾丸组织病理学检测结果: 从照片中可见:对照组的睾丸生精上皮细胞有5—8层,形态结构完整,管腔中无脱落的细胞,支持细胞的数量和结构正常,可见到大量成熟精子。高氟组的各级生精细胞只有2—3层,支持细胞的数量减少,结构疏松,成熟精子的数量减少。低氟组的各级生精细胞数量较高氟组有所增加,形态结构较正常,间质细胞的数量和结构也较正常,可见许多成熟精子。 结论 1.氟能通过影响动物血清下丘脑—垂体—睾丸轴多种生殖激素水平,表现一定生殖内分泌干扰作用。 2.氟的生殖内分泌干扰作用与接触氟浓度有关,高浓度作用明显。 3.染氟浓度相同,单纯延长接触时间对氟的生殖内分泌干扰作用影响不明显。


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